Tìm Hiểu Sơ đồ Cấu Tạo Và Nguyên Lý Làm Việc Của Cơ Cấu Phối Khí ...

Tải bản đầy đủ (.doc) (42 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Kỹ thuật
>>
3. Cơ khí - Vật liệu

tìm hiểu Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phối khí dùng xupap

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (960.86 KB, 42 trang )

Đại học Công Nghiệp Hà Nội1Khoa công nghệ Ô TôLỜI NÓI ĐẦUÔ tô là một phương tiện vận tải quan trọng của hệ thống giao thông đường bộ.Trong hoạt động của cộng đồng, ô tô được sử dụng hết sức đa dạng và linh hoạt đểchuyên chở người hàng hóa với các khoảng cách khác nhau, trên nhiều địa hình.Ngành công nghiệp ô tô ngày càng phát triển với nhiều ứng dụng mới, công nghệmới và ngày càng thân thiện với môi trường.Nhiều loại nhiên liệu được dùng cho ô tô,nhưng Xăng và dầu Diesel vẫn được dùngphổ biến.Một cơ cấu không thể thiếu trên ô tô là cơ cấu phối khí : sử dụng để cungcấp nhiên liệu cho động cơ,giúp động cơ làm việc tốt ở các tải trọng và điều kiệnkhác nhau.Nghiên cứu về cơ cấu phối khí là rất quan trọng, giúp mọi người hiểu được sự hoạtđộng của động cơ ở nhiều chế độ làm việc, giúp tiết kiệm nhiên liệu đồng thời làmgiảm các chất độc hại gây ô nhiễm môi trường.Nội dung của đồ án gồm 3 chương :Chương I. Tổng quan về ô tô và cơ cấu phối khíChương II. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phối khí dùng xupapChương III. Đặc điểm kết cấu của cơ cấu phân phối khí dùng xupapDo kiến thức lý luận và thực tiễn còn hạn chế, bài làm của em không thể tránh khỏisự thiếu sót. Em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp, cũng như nhữngchỉ bảo tận tình của thầy cô.Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Hòa Bình đã giúp em hoàn thành đồ ánnày.Hà Nội, Tháng 05 Năm 2010( Sinh Viên thực hiện)Trịnh Văn TùngĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội2Khoa công nghệ Ô TôChương I :TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ VÀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ1.1 TỔNG QUAN VỀ Ô TÔSuốt thế kỷ XIX, ngành vận tải đã tiến hành các cuộc cách mạng. Đầu tiên là ngànhđường sắt, đó là các đầu máy có khả năng vận chuyển những khối hàng khổng lồ.Cuối thế kỷ XIX, sự vận chuyển bằng đường bộ cũng bắt đầu tiến bộ với sự pháttriển của xe hơi. Vận chuyển hàng không, bằng hình thức khí cầu cũng đã bắt đầu.Những bước đột phá đó là chiếc phi cơ vận hành động lực đầu tiên do hai anh emnhà Wright ở Hoa Kỳ sáng chế. Sự vận chuyển đường thuỷ có khuynh hướng chậmhơn, bởi sự ma sát với nước. Tốc độ của tàu thuyền không cải thiện được nhiều sovới trước đây, những loại tàu hiện đại chỉ đáp ứng vận tải trên các đoạn đường ngắn( tàu cánh ngầm, tàu đệm không khí ).1.1.1 Các loại phương tiện vận tải.Có thể phân loại phương tiện vận tải theo những loại chính sau:- Phương tiện vận tải đường bộ.- Phương tiện vận tải đường sắt.- Phương tiện vận tải đường thuỷ.- Phương tiện vận tải hàng không.Ô tô là phương tiện cơ giới đường bộ dùng để chở người, hàng hoá hoặc phục vụthực hiện một nhiệm vụ đặc biệt.1.1.2 Lịch sử phát triển phương tiện vận tải ô tô.Năm 1650 chiếc xe có bốn bánh vận chuyển bằng các lò xo tích năng được thiết kếbởi nghệ sỹ, nhà phát minh người ý Leonardo da Vinci. Sau đó là sự phát triển củanguồn động lực cho ôtô : động cơ gió, động có không khí nén. Năm 1769 đánh dấusự ra đời của động cơ máy hơi nước ( khói đen, ồn , khó vận hành.. ) và vào thời kỳnày chiếc ô tô tải đầu tiên ra đời.Năm 1860 động cơ bốn kỳ chạy ga ra đời đánh dấu cho sự ra đời của ô tô con ( loạixe này dùng cho giới thượng lưu người Pháp).Năm 1864 động cơ bốn kỳ chạy xăng ra đời và sau 10 năm loại xe với động cơ nàyđạt được công suất 20 kw và có thể đạt vận tốc 40 km/h.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội3Khoa công nghệ Ô TôNăm 1885, Karl Benz chế tạo một chiếc xe có một máy xăng nhỏ đó là chiếc ô tôđầu tiên.Năm 1891 ô tô điện ra đời ở Mỹ do hãng Morris et Salon ở Philadel sản xuất.Sau khi lốp khí nén ra đời, 1892 Rudolf Diesel đã cho ra đời động cơ Diesel và đãcho chế tạo hàng loạt. Vào thời gian này, đã hình thành tổng thể ôtô con, ôtô tải, ôtôchở người với lốp khí nén.Cuộc cách mạng xe hơi chỉ bắt đầu vào 1896 do Henry Ford hoàn thiện và bắt đầulắp ráp hàng loạt lớn. Vào những năm tiếp theo là sự ra đời các loại xe hơi của cáchãng Renault và Mercedes (1901). Peugeot (1911).Ngày nay chiếc ô tô không ngừng phát triển và hiện đại, công nghiệp xe hơi đã trởthành ngành công nghiệp đa ngành.Xe hơi có hộp số tự động ra đời vào năm 1934Năm 1967 xe hơi có hệ thống phun xăng cơ khí.Ô tô phát triển đi cùng với tính năng an toàn: 1971 ABS: Anti-lock Brake System(hệ thống trống bó cứng bánh xe khi phanh),1979 (Đk kỹ thuật số ), EBD:Electronic Brake Distrition (phân phối lực phanh điện tử), TRC: Traction Control(điều khiển lực kéo), điều khiển thân xe:Active Body Control (ABC)....Tốc độ của xe cũng được cải thiện không ngừng: Năm 1993 vận tốc của xe đạt 320km/h và đến năm 1998, V = 378 km/h. Cho đến nay ô tô có thể đạt tốc độ lớn hơnMax400km/h.1.1.3. Logo của một số hãng sản xuấtĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội4Khoa công nghệ Ô Tô1.2. TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ1.2.1 Nhiệm vụ , yêu cầu và điều kiện làm việc :a. Nhiệm vụ :Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí. Thảisạch khí thải ra khỏi xylanh và nạp đầy hỗn hợp hoặc khí mới vào xylanh để độngcơ làm việc liên tục.b. Yêu cầu :- Đảm bảo thải sạch và nạp đầy- Các xupap phải đóng mở đúng thời điểm quy định- Độ mở phải đủ lớn để dòng khí dễ lưu thông- Các xupap phải kín khít, tránh để lọt khí trong quá trình nén và giản nở.- Hệ thống phải làm việc êm dịu, tin cậy, công chi phí thấp.c. Điều kiện làm việc :Trong quá trình làm việc, mặt nấm xupap chịu phụ tải động và phụ tải nhiệt rất lớn.Lực khí thể tác dụng trên diện tích mặt nấm xupap có thể lên đến 10.000 đến 20.000N,trong động cơ cường hóa và tăng áp, lực này có thể tăng đến 30.000 N.Hơn nữa mặt nấm xupap luôn luôn va đập mạnh với đế xupap nên rất dễ biến dạng.Do xupap trực tiếp tiếp xúc với khí cháy nên xupap còn phải chịu nhiệt độ rất cao.Nhiệt độ của xupap thải trong động cơ xăng thường đạt 800-850 0C, trong động cơdiezel là 500-600 0C. Nhất là trong kỳ thải, nấm và thân xupap phải tiếp xúc vớidòng khí thải có nhiệt độ rất cao, vào khoảng 700-900 0C đối với động cơ diezel cònở động cơ xăng thì cao hơn 1100-1200 0C. Hơn nữa tốc độ dòng khí thải rất lớn,mới bắt đầu thải có thể đạt được 400-600 m/s nên khiến cho xupap nhất là xupapxả thường dễ bị quá nóng và bị dòng khí ăn mòn. Ngoài ra trong nhiên liệu có lưuhuỳnh nên khi cháy tạo axit ăn mòn mặt nấm xupap. Vì vậy vật liệu dùng để chế tạoxupap phải có sức bền cơ học cao, chịu nhiệt tốt, chống được ăn mòn hóa học vàhiện tượng xâm thực của dòng khí thải có nhiệt độ cao.1.2.2 Công dụng và phân loại :1.2.2.1. Công dụng :Cơ cấu phối khí hay còn gọi là hệ thống phân phối khí có công dụng điều khiển quátrình trao đổi khí trong xylanh. Thực hiện các công việc đóng mở các cửa nạp vàcửa xả với mục đích nạp đầy không khí, hỗn hợp cháy (hỗn hợp cháy gồm xăng Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội5Khoa công nghệ Ô Tôkhông khí đối với động cơ xăng) và thải sạch khí cháy ra khỏi xylanh.1.2.2.2. Phân loại :1.2.2.2.1. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo :Cơ cấu phân phối khí có xupap treo ( Hình 1.1), các xupap được bố trí ở phía trêncủa nắp máy. Hệ thống nạp xả này được dùng hầu hết trong động cơ diesel và độngcơ cơ xăng có tỷ số nén cao. Cơ cấu xupap treo gồm: trục cam, con đội, đũa đẩy,đòn gánh, lò xo, ống đẫn hướng và đế xupap.Đối với cơ cấu xupap treo có trục cam đặt ở phía trên nắp máy. Thì có thể không cóđũa đẩy mà thay vào đó là xích hoặc bánh răng. Và có thể có hoặc không có đòngánh. Khi trục cam quay, cam sẽ truyền chuyển động tịnh tiến cho con đội làm chođũa đẩy chuyển động tịnh tiến do đó làm cho đòn gánh quay quanh trục đòn gánh.Đầu đòn gánh sẽ đè lên đuôi xupap làm cho xupap chuyển động tịnh tiến đi xuốngmở cửa nạp và xả để thực hiện quá trình trao đổi khí. Vào lúc cam không đội conđội thì lò xo xupap sẽ giãn ra, làm cho xupap chuyển động đi lên đóng cửa nạp vàxả lại để thực hiện quá trình nén, cháy, giãn nở và sinh công. Ở tư thế này, lúc máycòn nguội, giữa đầu đòn gánh và đuôi xupap sẽ có khe hở, gọi là “khe hở nhiệt”.Nhờ nó, khi máy làm việc, do nóng lên, xupap có giãn nở, buồng đốt cũng không bị,hở nhiệt.Hình 1.1. Cơ cấu phân phối khí xupap treo1- Cò mổ. 2- Đũa đẩy. 3- Xupap. 4- Con đội. 5- Trục cam.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội6Khoa công nghệ Ô Tô1.2.2.2.2. Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng (xupap đặt):Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng trình bầy trên hình 1.2, loại này thường dùngở máy xăng.Hình 1.2. Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng.1 –đế xupap; 2 – xupap; 3- ống dẫn huớng xupap; 4 – lò xo xupap;5– mónghãm hình côn; 6 – đĩa chặn lò xo; 7 – bulông điều chỉnh;; 8– con đội; 9– trục cam.Ở đây không có đũa đẩy, đòn gánh, con đội 8 trực tiếp truyền động cho xupap 2.Thay đổi chiều cao tuyệt đối của con đội bằng bu lông 7 và ốc hãm sẽ điều chỉnhđược khe hở nhiệt. Loại hệ thống nạp xả có xupap đứng này làm tăng diện tíchbuồng đốt nhưng ít chi tiết hơn so với loại xupap treo do đó độ tin cậy khi làm việccủa loại này cao hơn hệ thống nạp xả có xupap treo. Và an toàn hơn loại xupap treo,vì giả sử móng hãm xupap có tuột ra, xupap cũng không rơi vào xylanh, không gâyhư hỏng cho piston, xylanh đặc biệt khi khi động cơ đang làm việc.1.2.2.2.3. Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupap:( Hình 1.3)Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupap thể hiện trênhình vẽ (hình 1.3). Khi trục cam đặt trên nắp xylanh, và cam trực tiếp điều khiểnviệc đóng, mở xupap, không qua con đội, đũa đẩy, đòn gánh…… Tuy nhiên hệ trụcvà hai cặp bánh răng côn có phức tạp, chế tạo khó, nhưng nó có ưu điểm là làm việcĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội7Khoa công nghệ Ô Tôêm hơn, ít gây tiếng ồn. Bởi vì cơ cấu này không có chi tiết làm việc theo chuyểnđộng tịnh tiến có điểm dừng như trường hợp có đòn gánh và đũa đẩy. Loại này cóxupap rỗng, ghép. Bulông 5 giúp ta điều chỉnh chiều dài xupap, sẽ cho phép điềuchỉnh khe hở nhiệt (giữ mặt tựa của cam và đuôi xupap). Tuy nhiên, đối với xupapxả thường làm việc ở nhiệt độ tới (300 – 400)0C. vì vậy các đường ren dễ bị kẹt dohan rỉ, điều chỉnh bu lông 5 rất khó. Lò xo xupap ở đây có hai chiếc có độ cứngkhác nhau, chiều quấn nguợc nhau và có chiều dài bằng nhau. Nhờ vậy tránh đượcsự cộng hưởng nên bền lâu hơn. Với máy nhỏ đôi khi người ta đúc liền một khối,như vậy không điều chỉnh được khe hở nhiệt. Trong trường hợp này, nhà chế tạo đểkhe hở nhiệt lớn một chút, khi mòn càng lớn hơn, nên có thể có tiếng gõ khi máylàm việc, nhưng cấu tạo đơn giản, làm việc an toàn.Hình 1.3. Cơ cấu phân phối khí có xupap được dẫn động trục tiếp bằng cam1–xupap xả; 2–lò xo xupap; 3–trục cam; 4–đĩa tựa; 5–bulông điều chỉnh; 6–thânxupap rỗng; 7–vành tựa; 8–mặt trụ;1.2.2.2.4. Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt trên nắp xylanh nhưng vẫn có đòngánh : ( hình 1.4)Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt trên nắp xylanh nhưng vẫn có đòn gánh đượcthể hiện trên hình vẽ (Hình 1.4). Trục cam đặt trên nắp xylanh, nhưng cam khôngtrực tiếp tỳ vào xupap mà thông qua đòn gánh. Chuyển động từ trục khuỷu cho trụccam bằng xích. Điều chỉnh khe hở nhiệt được thực hiện nhờ vít điều chỉnh và ốchãm ở đầu đòn gánh.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội8Khoa công nghệ Ô TôHình1.4. Sơ đồ cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt trên nắp xylanh nhưng vẫn cóđòn gánh.1.2.2.2.5. Cơ cấu phân phối khí điều khiển điện tử:a. Sơ đồ nguyên lý tổng quát:Hình 1.5. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trìnhHệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soátliên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảmbiến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấphành luôn đảm bảo thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cả biến.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội9Khoa công nghệ Ô TôHoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cầnthiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu.ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chẩnđoán khi có sự cố xảy ra. Điều khiển đông cơ bao gồm điều khiển phun nhiên liệu,điều khiển đánh lửa, điều khiển góc phối cam, điều khiển ra tự động.b. Sơ đồ cấu tạo: (hình 1.6)Hình1.6. Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển kiểu Valvetronic.1:Mô tơ bước; 2:Bộ truyền trục vít bánh vít; 3:Cần dẫn hướng; 4:Trục nắp cầndẫn hướng; 5: Đòn gánh; 6:Lò xo xupap; 7: Xupap.Hê thống cung cấp nhiên liệu kiểm soát số lượng không khí đi qua cổ họng bướmga và quyết định số lượng nhiên liệu tương ứng mà động cơ yêu cầu. Bướm ga mởcàng rộng thì lượng không khí đi vào buồng đốt càng nhiều. Tại vùng họng bướmga, bướm ga đóng một phần thậm chí gần như đóng, nhưng những piston vẫn cònhoạt động, không khí được lấy vào từ một phần của ống thông của đường ống phânphối đầu vào, ống thông nằm giữa vị trí bướm ga và buồng đốt có độ chân khôngthấp ngăn cản tác động của sự hút vào và bơm vào của những piston, làm lãng phínăng lượng.Các kỹ sư ô tô nói đến hiện tượng này như sự bỏ phí năng lượng khi cósự bơm. Động cơ hoạt động càng chậm thì các bướm ga đóng càng nhiều, và sựlãng phí năng lượng càng lớn. Valvetronic giảm tối thiểu mất mát khi bơm bằng sựgiảm bớt sự tăng lên của trục van và số lượng không khí đi vào buồng cháy. So vớinhững động cơ cam đôi kiểu cũ với sự xuất hiện của bánh con lăn có bộ phận địnhhướng, valvetronic sử dụng thêm một trục lệch tâm, một mô tơ điện và một số cầnĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội10Khoa công nghệ Ô Tôđẩy (đòn gánh) trung gian, mà lần lượt dẫn động sự đóng và mở của các xupap. Nếuđòn gánh đẩy xuống sâu, những van nạp sẽ bị đẩy xuống ở vị trí mở xupap lớn nhấtvà làm cho tiết diện lưu thông qua các van là lớn nhất. Như vậy, valvetronic có khảnăng nạp nhiều, thời gian nạp dài (hành trình van lớn) và quá trình nạp được đầyhoàn toàn, tiết diện lưu thông nhỏ (hành trình van ngắn) tuỳ thuộc vào vị trí địnhtrước trên động cơ.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội11Khoa công nghệ Ô TôChương II :SƠ ĐỒ CẤU TẠO – NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CỞ CẤUPHÂN PHỐI KHÍ2.1. SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆCHình 2.1.Cơ cấu phối khí dùng xupap1 - đai dẫn động ; 2 - con dội ; 3,5 - đòn gánh ; 4 - đũa đẩy ; 6 - cổ trục camĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội12Khoa công nghệ Ô Tô2.1.1. Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo :Hình 2.2 Cơ cấu phối khí dùng xupap treo2.1.1.1. Loại dẫn động gián tiếp:a. Sơ đồ cấu tạo ( Hình 2.3)Hình 2.3. Cơ cấu phân phối khí có xupap treo dẫn động gián tiếp1 - Trục cam. 2 - Con đội. 3 - Đũa đẩy. 4 - Vít điều chỉnh. 5 - Đai ốc hãm. 6 - Đòngánh. 7 - Trục đòn gánh.8 - Móng hãm. 9- Lò xo xupap. 10- Xupap. 11- Bạc dẫnhướng xupap.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội13Khoa công nghệ Ô Tôb. Nguyên lý làm việc:Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay sẽ làm bánh răng trục khuỷu lai bánh răngtrục cam quay theo. Bánh răng trục cam liên kết với trục cam quay ngược chiều vớitrục khuỷu.Khi trục cam 1 quay, quả đào truyền chuyển động tịnh tiến cho con đội 2 và đũađẩy 3 làm đòn gánh 6 quay quanh trục đòn gánh 7, đầu đòn gánh đè xupap 10xuống mở cửa xylanh, khi vấu cam ở vị trí cao nhất thì xupap mở hoàn toàn.Trục cam tiếp tục quay làm vấu cam đi xuống, lúc này cam không còn đội con độinữa, dưới tác dụng của lực lò xo 9 giãn ra làm xupap đậy kín bệ xupap, đồng thờiđũa đẩy đi xuống theo chiều ngược lại. Bạc dẫn hướng 11 có nhiệm vụ định hướngcho xupap 10 chuyển động tịnh tiến. Móng hãm 8, đĩa tựa lò xo có tác dụng cố địnhcán xupap với đĩa ép lò xo, không cho xupap rơi xuống buồng đốt. Lò xo 9 có tácdụng luôn luôn đẩy xupap đóng kín bệ xupap.Vít điều chỉnh 4 có tác dụng điều chỉnh khe hở nhiệt của xupap.Tùy loại xupap nạp hay xả mà ta có thể điều chỉnh khe hở nhiệt của các xupap này.Sở dĩ cần phải có khe hở nhiệt là vì khi động cơ hoạt động, dưới tác dụng của nhiệtđộ và áp suất của môi chất công tác trong buồng đốt rất cao, xupap tiếp xúc trực tiếpvới nhiệt độn cao nên giãn nở, làm tăng chiều dài xupap, buồng đốt bị hở, động cơhoạt động với công suất không đạt yêu cầu, hiệu suất không cao. Ngoài ra hệ thốngcòn có trục giảm áp dùng để đóng hoặc mở hé xupap để thực hiện việc giảm áp choxylanh khi cần.Thông thường khe hở nhiệt của xupap xả nằm trong khoảng 0,3 - 1,5 mm, cònxupap nạp nằm trong khoảng 0,1 – 0.2 mm.Số xupap trên nắp xylanh, tỷ số kết cấu của xupap được bố trí và chọn saocho phù hợp. Động cơ diesel 4 kỳ bố trí từ 2 đến 4 xupap trên nắp xylanh. Góc côncủa đĩa xupap thường chọn γ = 30 – 45 °.Ưu nhược điểm của loại cơ cấu này : có nhiều chi tiết hơn và được bố trí ở thânmáy và nắp xylanh nên làm tăng chiều cao động cơ. Lực quán tính của các chi tiếttác dụng lên bề mặt cam và con đội lớn hơn. Nắp máy của động cơ phức tạp hơnnên khó khăn khi chế tạo. Tuy nhiên, do xupap bố trí trong phần không gian củaxylanh dạng treo nên buồng cháy rất gọn. Đây là điều kiện tiên quyết có tỷ số nénĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội14Khoa công nghệ Ô Tôcao. Mặt khác, dòng khí lưu động ít bị ngoặt nên tổn thất nhỏ, tạo điều kiện thảisạch và nạp đầy hơn.2.1.1.2. Loại dẫn động trực tiếp: (hình 2.4)Hình 2.4. Trục cam dẫn động trực tiếp xupapa. Sơ đồ cấu tạo: ( hình 2.5)Hình 2.5. Cơ cấu phân phối khí có xupap treo dẫn động gian tiếp - trục cam đặttrên nắp xylanh.1-Xupap xả. 2-Lò xo xupap. 3-trục cam. 4-Đĩa tựa.5-Đệm điều chỉnh. 6-Thân xupap rỗngĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội15Khoa công nghệ Ô Tôb. Nguyên lý làm việc:Khi động cơ làm việc, trục cam 3 quay thì quả đào trên trục cam quay sẽ truyềnchuyển động tịnh tiến trực tiếp cho xupap1, khi đó trục cam trực tiếp điều khiển quátrình làm việc của các xupap, không cần thông qua con đội, đũa đẩy, đòn gánh …mà trục cam quay do truyền động của hệ bánh răng côn.Hệ thống phân phối khí này tuy hệ trục và 2 cặp bánh răng côn có phức tạp, chế tạokhó, nhưng cơ cấu làm việc dịu êm hơn. Bởi vì không có chi tiết máy chuyển độngtịnh tiến qua lại có điểm dừng.Loại này có xupap rỗng, ghép. Bulông 6 giúp ta điều chỉnh chiều dài xupap, sẽ chophép điều chỉnh khe hở nhiệt (giữa mặt tựa của cam và đuôi xupap).Tuy nhiên khi làm việc, xupap xả thường nóng tới 300 – 400 0C, vì vậy các đườngren dễ bị kẹt do han rỉ, làm cho việc điều chỉnh đệm điều chỉnh 6 khó khăn. Lò xoxupap ở đây gồm hai cái khác nhau, chiều xoắn ngược nhau, chiều dài bằng nhau,có tác dụng tránh cộng hưởng nên tăng độ bền.Với các máy nhỏ đôi khi người ta đúc liền thành một khối, như vậy không điềuchỉnh được khe hở nhiệt. Trong trường hợp này người ta để khe hở nhiệt lớn mộtchút, khi mòn càng lớn ta có thể nghe tiếng gõ khi máy làm việc. Nhưng hệ hốngnày cấu tạo đơn giản, làm việc an toàn.2. 1.2. Xupap đặt :a. Sơ đồ hệ thống phân phối khí có xupap đặt được thể hiện trên hình 2.6:b. Nguyên lý hoạt động :Khi động cơ làm việc, trục cam quay, quả cam truyền chuyển động cho con đội, conđội đẩy xupap lên mở cửa cho khí đi vào xylanh mà không cần thông qua đũa đẩy,đòn gánh …Vào lúc cam không còn đội con đội nữa thì lò xo 6 giãn ra đậy nắpxupap lại.Hệ thống phân phối khí này hoạt động thông qua con đội 2 trực tiếp truyềnchuyển động cho xupap 7.Thay đổi chiều cao tuyệt đối của con đội bằng bulông 3 và ốc hãm 4 sẽ điềuchỉnh được khe hở nhiệt (giữa đuôi xupap 7 và đầu bulông 3)Hệ thống thay đổi khí có xupap đặt làm tăng diện tích buồng đốt nhưng ít chiĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội16Khoa công nghệ Ô Tôtiết và làm việc an toàn hơn hệ thống thay đổi khí có xupap treo. Vì giả sử mónghãm xupap có tuột ra, xupap cũng không rơi vào trong buồng đốt, không gây hưhỏng cho nhóm xylanh-piston.Hình 2.6. Hệ thống phân phối khí xupap đặt1-Trục cam. 2-Con đội. 3- Bulông điều chỉnh. 4- Ốc hãm. 5-Đĩa tựa. 6-Lò xoxupap. 7-Xupap. 8-Bạc dẫn hướng xupap.2.2. BỐ TRÍ XUPAP VÀ DẪN ĐỘNG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ2.2.1. Số xupap :Thông thường mỗi xi lanh có 1 xupap nạp và 1 xupap thải. Đường kính xupap nạpthường lớn hơn xupap thải để ưu tiên nạp đầy cho động cơ.Để tăng tiết kiệm thông qua cho các dòng khí nạp và thải, nhất là đối với động cơ cóđường kính xylanh lớn số xupap có thể bằng 3 (2 nạp, 1 thải) hoặc 4 ( 2 nạp và 2thải). Hiện nay, hầu hết các động cơ đều được thiết kế với 4 xupap. Ngoài việc tăngtiết diện thông qua cho dòng khí lưu động, người ta còn tạo ra được chuyển độngxoáy do đóng mở các xupap cùng tên trong xylanh lệch nhau, do đó hoàn thiện quátrình hình thành khí hỗn hợp và cháy để cải thiện tính năng làm việc của động cơ.Hiện nay đã có một số động cơ dùng 5 (hay nhiều hơn) xupap cho 1 xylanh, trongđó 3 xupap nạp và 2 xupap thải.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội17Khoa công nghệ Ô Tô2.2.2. Bố trí xupap :Hình 2.7Để tận dụng nhiệt của khí thải sấy nóng khí nạp mới,nhờ đó tăng cường quá trìnhbay hơi và hòa trộn nhiên liệu với không khí trên đường nạp đối với động cơ xăng,người ta bố trí các xupap thải và nạp xen kẽ nhau nên các đường thải và nạp nằmcùng một phía động cơ.Nhưng có những trường hợp, nhằm hạn chế ảnh hưởng tăng nhiệt độ của khínạp,đường nạp thải được bố trí về hai phía của động cơ. Hầu hết động cơ diesel vàmột số động cơ xăng bố trí đường nạp thải theo phương án này.Xupap thường được bố trí song song với đường tâm xylanh nhưng có một số trườnghợp phụ thuộc vào kết cấu buồng cháy, xupap được bố trí nghiêng đi để buồng cháygọn.2.2.3. Dẫn động xupap :Xupap được dẫn động gián tiếp thông qua các chi tiết trung gian như con đội, đũađẩy, đòn gánh, cò mổ.... Ngoài ra, để giảm bớt các chi tiết dẫn động trung gian,xupap được dẫn động trực tiếp từ cam hoặc dẫn động qua một số chi tiết trung giannhư đòn bẩy để khuyếch đại hành trình xupap. Tuy vậy phải giải quyết vấn đề dẫnđộng trục cam với khoảng cách xa.2.2.4. Dẫn động trục cam :Các phương pháp dẫn động trục cam bao gồm: Truyền động bằng bánh răng,Truyềnđộng bằng đai,Truyền động xíchĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội18Khoa công nghệ Ô Tô2.2.4.1. Truyền động bằng bánh răng: (hình 2.8)Phương pháp này dùng cho những động cơ có trục cam đặt ở thân máy, khoảngcách giữa các trục không lớn. Có hai kiểu dẫn động bằng bánh răng :Hình 2.8. Truyền động bánh răng1 – Bánh răng trục cam; 2 – Dấu đặt trục cam; 3 – Bánh răng trục khuỷu; 4 – Còmổ; 5 – Chốt bi;6 – Lò xo;7 – Xupap;8 – Đũa đẩy; 9 – Con đội; 10 – Vấu cam; 11– Trục cam: 12 – Cam.- Kiểu ăn khớp trực tiếp: Loại này bánh răng trục khuỷu và bánh răng trục cam ănkhớp trực tiếp với nhau, khi đó hai trục quay ngược chiều nhau.- Kiểu có bánh răng trung gian: Bánh răng trục khuỷu và trục cam không ăn khớptrực tiếp mà thông qua một bánh răng trung gian, khi đó hai trục quay cùng chiềuvới nhau.2.2.4.2. Truyền động bằng đai: ( hình 2.9)Loại này thường dùng cho các động cơ có trục cam đặt ở nắp máy, khoảng cáchgiữa các trục lớn. Phương pháp dẫn động này có đặc điểm:- Quá trình truyền động êm, ít tiếng ồn- Không cần phải bôi trơn.- Dễ chế tạo, giá thành giảm- Phải định kỳ thay dây đai dẫn độngĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội19Khoa công nghệ Ô TôHình 2.9. Dẫn động bằng đai1 – Bánh đai trục cam; 2 – Căng đai; 3 – Bơm nước; 4 – Bánh đai trục khuỷu; 5 –Đai dẫn động; 6 – Trục cam xả; 7 – Trục cam nạp; 8 – Pu ly trung gian.2.2.4.3. Truyền động xích: ( hình 2.10)Loại này thường sử dụng trên các động cơ có khoảng cách giữa hai trục khá lớn.Trục cam có thể đặt ở thân máy hoặc nắp máy. Loại này có đặc điểm:- Quá trình truyền động gây tiếng ồn- Phải bôi trơn thường xuyên cho xích và bánh xích- Phải chăm sóc thường xuyên bộ truyền độngĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội20Khoa công nghệ Ô TôHình 2.10. Truyền động xích1 – Xích cam; 2 – Bộ căng xích; 3 – Thanh chống trượt; 4 – Thanh bảo vệ; 5 – Trụccam xả; 6 – Trục cam nạp; 7 – Đệm; 8 – Xupap nạp; 9 – Xupap xả; 10 – Bánh xíchcam; 11 – Dấu đặt cam; 12 – Bánh xích trục khuỷu.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội21Khoa công nghệ Ô TôChương III :ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA CƠ CẤUPHÂN PHỐI KHÍHình 3.1.kết cấu nắp xilanh1-roăng xupap; 2-ống lót vòi phun; 3- bulông áp lực; 4- vòi phun; 5- roăng vòiphun; 6-đĩa lò xo; 7-móng hãm; 8-lò xo lớn xupap; 9- lò xo nhỏ xupap; 10-bộ phậnlàm xoay xupap; 11-đế xupap xả; 12-xupap xả; 13-ống dẫn hướng xupap; 14-ốngbảo vệ vòi phun; 15-Xupap nạp; 16- Đế xupap nạp ; a- nước làm mát động cơ lên;b-đường dầu bôi trơn; c- Khí xả; d- khí nạp.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội22Khoa công nghệ Ô Tô3.1. TRỤC CAM: ( hình 3.2)3. 1.1. Vai trò :Trục cam mang các cam dẫn động cơ cấu phối khí. Trong một số trường hợp, trêntrục cam còn có các bộ phận của hệ thống khác như : cam của bơm chuyển nhiênliệu, bánh răng dẫn động bơm dầu, dẫn động chia điện – đánh lửa….3. 1.2. Điều kiện làm việc :Về mặt tải trọng, trục cam không phải chịu nhiều điều kiện làm việc nặng nhọc. Cácbề mặt làm việc của cam tiếp xúc thường là dạng trượt nên dạng hỏng chủ yếu củatrục cam là mài mòn.3.1.3. Vật liệu :Để chế tạo trục cam, người ta sử dụng thép ít cacbon như thép C30, thép cacbontrung bình như thép C40, C45 hoặc thép hợp kim như 15Cr, 15Mn, 12CrNi….Các bề mặt làm việc của cam và các cổ trục được thấm than và tôi cứng với độ thấmtôi khoảng 0,7 – 2 mm đạt HRC 52 – 65. Những bề mặt còn lại có độ cứng đạtHRC 30 – 40.3.1.4. Kết cấu :Cấu tạo trục cam được thể hiện trên hình 3.2 . Trục cam mang các cam dẫn động cơcấu phân phối khí. Trong một số trường hợp, trên trục cam còn có các bộ phận củahệ thống khác như : cam của bơm chuyển nhiên liệu, hay bánh răng dẫn động bơmdầu…Thông thường mỗi đoạn trục cam tương ứng với một xylanh, đặt trên 2 ổ đỡ trượtcó bạc tròn liền định vị trên thân máy. Các ổ đỡ này thường là loại ghép, bên trongcó một lớp hợp kim chống ma sát. Cũng có thể dùng loại ổ đỡ không tháo được vớicác bạc lót bằng đồng thanh.Hình 3.2. Kết cấu trục cam1- Đầu trục cam, 2- Cổ trục cam, 3- Cam nạp và cam thảiĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội23Khoa công nghệ Ô TôĐường kính cổ trục phải đủ lớn, sao cho khi đưa trục qua các ổ đỡ, mấu cam có thểđi qua được. Để thuận lợi cho việc lắp ráp, đường kính các cổ trục nên nhỏ dần tínhtừ phía bánh răng 8 trở lại, và các cổ hơi côn cũng theo chiều ấy (đầu to ở phíabánh răng).Để tránh bị kẹt, độ dịch dọc của trục thường được giới hạn bằng một vai tựa tì vàothân máy. Tại đây có đệm điều chỉnh. Chiều dài các ổ đỡ được chọn trong khoảng :l ≈ (1,0 ÷ 1,5) dppa)b)Hình 3.3. Cam ghépa)Ghép bằng đai ốc có rãnh côn ; b)Ghép cam bằng thenMáy lớn, tốc độ chậm, trục cam dài người ta có thể ghép từ 2 đoạn lại. Để tiện choviệc lắp ghép, các quả cam có thể chế tạo riêng rồi ghép vào trục bằng đai ốc (hình3.3).Hình 3.4. Cam rời lắp trên trụcĐôi khi người ta chế tạo quả cam rời ( hình 3.4), các nửa cam được lắp vào trụcphân phối nhờ các đai ốc đặc biệt có rãnh tiện hình côn.Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội24Khoa công nghệ Ô TôCó trường hợp khác, cam là loại liền nhưng được lắp ghép vào một bạc lót có đai ốchãm ở mặt bên (hình 3.5). Những loại kết cấu này cho phép ta thay đổi được góclệch giữa các cam . Hình dạng của quả cam được xác định bởi qui luật chuyển độngđã chọn của xupap và các thời điểm phân phối khí.Hình 3.5. Quả cam rèn liền với trụcỞ các động cơ có tốc độ quay cao, với đường kính xylanh dưới 200 mm, quả camthường được rèn hoặc dập liền với trục cam (hình 3.3a).Trục cam thường được truyền động bằng bánh răng từ trục khuỷu. Cách bố trí camsẽ xác định thứ tự nổ của động cơ. Chu vi của mỗi cam sẽ quyết định thời gian vàtốc độ mở của mỗi xupap.Trục cam thường được làm bằng thép hợp kim có hàm lượng cacbon thấp, bề mặtcam và ngõng trục được thấm cacbon trước khi mài rà. Một số động cơ tốc độ caosử dụng trục cam bằng gang hợp kim hoặc thép hợp kim đã xêmentit hoá , với camvà ngõng trục được tôi cứng. Vật liệu làm trục cam thường là thép 15, 25, 35 rènhoặc thép hợp kim Crôm, Niken. Cổ trục và mặt cam được tôi mặt ngoài. Để tăngkhả năng chống mài mòn, các cổ đỡ của trục còn được xêmentit hoá, chiều sâu củalớp xêmentit thường vào khoảng :(1,5 - 2,0) mm.Ở các động cơ đang dùng hiện nay, đường kính của trục cam thường vào khoảng :dpp ≈ (0,2÷0,26)D.Ở các động cơ loại nhẹ, người ta thường làm trục rỗng, đường kính của lỗ khoảngtrong trường hợp này vào khoảng :do ≈ (0,5÷0,7) dppĐường kính của quả cam được xác định theo các thông số cấu tạo:Đồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn TùngĐại học Công Nghiệp Hà Nội25Khoa công nghệ Ô Tôd1 ≈ (1,3÷2,0)dppChiều rộng của quả cam :b1 ≈ (0,15÷0,4) d1Biên dạng cam là mặt dẫn mở trên cam để tránh sự chậm trễ trong cơ cấu truyềnđộng xupap. Nó gồm có phần đỉnh để mở xupap và phần lưng để đóng xupap.Hình 3.6.Biên dạng cama)Cam có góc ở xa nhỏ ; b)Cam có góc ở xa rộng ; c)Cam có góc ở xa rộng và gócđi xa nhỏCam (hình 3.6 a) có biên dạng cong khiến cam mở nhanh hơn lúc đầu và cứ mởrộng như vậy cho đến khi mặt đóng của cam chịu tác động của đệm đẩy xupap.Cam (hình 3.6b) khiến xupap đóng và mở nhanh với khoảng thời gian mở rộng kéodài. Cam hình 3.6c) được sử dụng ở động cơ tốc độ cao để tạo ra thời gian mở lâutối đa cho xupap.Có các dạng quả cam thường gặp sau : cam lồi, cam tiếp tuyến và cam lõm được thểhiện trên hình 3.7 .Hình 3.7. Các dạng cam thường gặpa, b – Cam nồi; c – Cam tiếp tuyến; d – Cam lõmĐồ án KC – Ô TÔSV: Trịnh Văn Tùng

Tài liệu liên quan

• Cấu tạo và nguyên lý làm việc của BJT
  • 46
  • 16
  • 17
• Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình tách dầu khí
  • 58
  • 6
  • 13
• Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp
  • 66
  • 36
  • 38
• Tài liệu ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MBA, MC, TU, TI pdf
  • 10
  • 20
  • 311
• Cấu tạo và nguyên lý làm việc của mạch điều khiển
  • 23
  • 885
  • 0
• Tài liệu Chương 1: Tổng quan về cấu tạo và nguyên lý làm việc của lò điện ppt
  • 25
  • 2
  • 18
• Đồ án Cấu tạo và nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm piston YHБ-600 phục vụ cho công tác khoan dầu khí
  • 79
  • 1
  • 11
• đồ án cấu tạo và nguyên lý làm việc động cơ dây quấn quạt bàn
  • 20
  • 4
  • 8
• Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí ppsx
  • 3
  • 5
  • 24
• Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số hệ thống phun xăng
  • 32
  • 2
  • 2

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(1.08 MB - 42 trang) - tìm hiểu Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phối khí dùng xupap Tải bản đầy đủ ngay ×